面试题：C++ 中函数模板和类模板有什么区别？

在C++中，函数模板（Function Template） 和 类模板（Class Template） 是模板编程的两个核心概念。它们的主要区别在于用途和实例化方式。以下是它们的详细区别：

1. 函数模板（Function Template）

定义：函数模板是一种通用的函数定义，可以用于生成不同类型的函数实例。
用途：用于编写可以处理多种类型的通用函数。
实例化：函数模板在调用时根据传递的参数类型自动实例化。
语法：

  template <typename T>
  T add(T a, T b) {
      return a + b;
  }

示例：

#include <iostream>

template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::cout << add(1, 2) << std::endl;       // 实例化为 int add(int, int)
    std::cout << add(1.5, 2.5) << std::endl;   // 实例化为 double add(double, double)
    return 0;
}

2. 类模板（Class Template）

定义：类模板是一种通用的类定义，可以用于生成不同类型的类实例。
用途：用于编写可以处理多种类型的通用类。
实例化：类模板在声明对象时显式指定类型参数进行实例化。
语法：

  template <typename T>
  class Box {
  private:
      T value;
  public:
      Box(T v) : value(v) {}
      T getValue() const { return value; }
  };

示例：

#include <iostream>

template <typename T>
class Box {
private:
    T value;
public:
    Box(T v) : value(v) {}
    T getValue() const { return value; }
};

int main() {
    Box<int> intBox(42);         // 实例化为 Box<int>
    Box<double> doubleBox(3.14); // 实例化为 Box<double>

    std::cout << intBox.getValue() << std::endl;     // 输出: 42
    std::cout << doubleBox.getValue() << std::endl;  // 输出: 3.14

    return 0;
}

3. 函数模板和类模板的区别

特性	函数模板（Function Template）	类模板（Class Template）
用途	定义通用函数	定义通用类
实例化方式	根据函数调用时的参数类型自动实例化	显式指定类型参数进行实例化
语法	`template <typename T> T func(T a, T b)`	`template <typename T> class Box { ... }`
调用方式	直接调用函数	声明对象时指定类型参数
类型推导	支持自动类型推导	不支持自动类型推导
特化	支持函数模板特化	支持类模板特化和部分特化
默认模板参数	不支持	支持

4. 函数模板的自动类型推导

函数模板支持自动类型推导，编译器可以根据传递的参数类型推导出模板参数。

示例：

template <typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

int main() {
    std::cout << max(1, 2) << std::endl;       // 推导为 int
    std::cout << max(1.5, 2.5) << std::endl;   // 推导为 double
    return 0;
}

5. 类模板的显式类型指定

类模板不支持自动类型推导，必须在声明对象时显式指定类型参数。

示例：

template <typename T>
class Box {
private:
    T value;
public:
    Box(T v) : value(v) {}
    T getValue() const { return value; }
};

int main() {
    Box<int> intBox(42);         // 显式指定类型为 int
    Box<double> doubleBox(3.14); // 显式指定类型为 double
    return 0;
}

6. 函数模板和类模板的特化

函数模板特化：为特定类型提供特殊的实现。
类模板特化：为特定类型提供特殊的类定义。

函数模板特化示例：

template <typename T>
void print(T value) {
    std::cout << "Generic: " << value << std::endl;
}

template <>
void print<int>(int value) {
    std::cout << "Specialized for int: " << value << std::endl;
}

int main() {
    print(3.14); // 调用通用版本
    print(42);   // 调用特化版本
    return 0;
}

类模板特化示例：

template <typename T>
class Box {
public:
    void print() {
        std::cout << "Generic Box" << std::endl;
    }
};

template <>
class Box<int> {
public:
    void print() {
        std::cout << "Specialized Box for int" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Box<double> doubleBox;
    doubleBox.print(); // 输出: Generic Box

    Box<int> intBox;
    intBox.print();    // 输出: Specialized Box for int

    return 0;
}